Conocimientos del sector

Introducción

Con el desarrollo de la eficiencia energética en la construcción, el vidrio aislante de tres capas y dos cámaras se ha convertido en el principal tipo de ventana exterior. En comparación con el vidrio aislante tradicional de una sola cámara, el aumento de cámaras mejora el aislamiento térmico. En comparación con el valor K del vidrio aislante (6+16A+6) de 2,7 W/mK, el valor K del vidrio aislante (6+16A+6+16A+6) alcanza 1,7 W/mK. Si se aplican tecnologías como el vidrio aislante (6Low-E+16Ar+6+16Ar+6Low-E), el valor K puede llegar a 0,8 W/mK.

Si bien el vidrio aislante de tres paneles y dos cámaras mejora el rendimiento del aislamiento térmico de puertas y ventanas, también aumenta el consumo de material. En primer lugar, aumenta el peso del vidrio, lo que a su vez incrementa el ancho y el espesor del perfil y los requisitos de resistencia de los herrajes. En el caso del vidrio aislante de triple panel y doble cámara, los dos vidrios exteriores soportan las funciones de soporte y carga. La función principal del vidrio central es separar la cámara, limitar la transferencia de calor por convección del gas de relleno y, por lo tanto, aumentar el espesor de la capa aislante, pero también debe cumplir ciertos requisitos de rendimiento mecánico. Para el propósito del vidrio central, es fácil pensar que se utilizan otros materiales delgados para reemplazar el vidrio central existente de 6 mm, lo que da como resultado un acristalamiento triple de vidrio delgado.

1 Vidrio aislante de vidrio delgado montado en el centro

2TD

El vidrio inorgánico es la forma de producto principal del vidrio aislante de tres vidrios y dos cámaras. El método de adelgazamiento se considera a partir de las tres capas de vidrio que constituye. El vidrio exterior está sometido a la carga del viento y se adelgaza bajo la premisa de cumplir con los requisitos de rendimiento mecánico. El vidrio interior no está sometido directamente a la carga del viento, por lo que se utiliza como Dado que la superficie de uso todavía requiere requisitos de rendimiento mecánico, existe cierto potencial para el adelgazamiento. El vidrio entre el interior y el exterior (vidrio central) no soporta directamente la carga del viento, por lo que tiene el mayor potencial para el adelgazamiento. Lixil de Japón adelgazó el vidrio original (3+3+3) mm a (3+1.3+3) mm, con una tasa de ligereza de aproximadamente el 19%; cuando el adelgazamiento es (3+1.3+1.3) mm, la tasa de ligereza es de aproximadamente el 38%, como se muestra en la Figura 1. El Laboratorio Nacional del Pacífico Occidental en los Estados Unidos reemplazó el vidrio aislante tradicional con vidrio aislante delgado de ahorro de energía de alta eficiencia. Se realizó una investigación sobre el efecto de ahorro energético que supone la sustitución del vidrio existente en los edificios. El vidrio aislante delgado se compone de dos láminas de vidrio de 3,2 mm (1/8 de pulgada) con película de baja emisividad (Low-E) y una lámina de vidrio de 16 mm (1/16 de pulgada) en el centro. Los resultados de las pruebas muestran que el ahorro energético en climatización es de 0,2 a 18,7 kWh al día durante la temporada de calefacción (un ahorro energético del 3 % al 18 % por persona) y de 2,5 a 8,0 kWh al día durante la temporada de refrigeración (un ahorro energético del 23 % al 41 %), y la penetración del sonido se reduce entre 8 y 10 dB. El Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley colocó vidrio delgado de 0,7 mm en vidrio aislante común (vidrio de 3 mm + 3 mmLow-E) para formar vidrio aislante delgado, como se muestra en la Figura 2. Los estudios han demostrado que en climas dominados por la calefacción (como Minneapolis, Minnesota), el potencial de ahorro de energía del vidrio aislante delgado en lugar del vidrio típico de ventana exterior es del 16%, en climas mixtos (como Washington, DC), el potencial de ahorro de energía es del 12%, y en climas dominados por la refrigeración (como Houston, Texas), el potencial de ahorro de energía es del 7%. El espesor del vidrio utilizado para ventanas exteriores en mi país ha estado aumentando. En la década de 1980, el vidrio de 3 mm era la especificación dominante de vidrio flotado en mi país. Después de 1993, 5 En el pasado, el vidrio de 5 mm era el producto principal, y recientemente el vidrio de 6 mm se ha convertido en el producto principal. En 2013, Wang Xinchun y otros propusieron la sugerencia de adelgazar los productos de vidrio plano. El consumo anual per cápita de vidrio plano en mi país es de 20,7 kg, lo que representa 1,25 veces el de los países de la UE, el doble que el de Estados Unidos y 2,6 veces el promedio mundial. El grosor del vidrio plano es una de las razones del consumo per cápita anormal de vidrio plano en mi país. Se estima que si el vidrio de 5 mm se adelgaza a 4 mm en 2012, se pueden reducir 7,1 millones de toneladas de producción de vidrio y 7,71 millones de toneladas de consumo de materia prima, incluyendo 6,35 millones de toneladas de recursos naturales como arena de sílice y 1.36 millones de toneladas de productos químicos como la ceniza de sosa. El artículo propone transformar el modelo de desarrollo de las industrias y empresas y mejorar la tecnología de producción. Se formularon cinco sugerencias, entre ellas, ajustar el nivel técnico de la cadena industrial, incrementar los esfuerzos de investigación científica y que los departamentos pertinentes inicien cuanto antes el proceso de adelgazamiento del vidrio plano. Al mismo tiempo, empresas como CSG Group también están experimentando activamente con aplicaciones de vidrio delgado para ventanas exteriores.

En la actualidad, el desarrollo del vidrio aislante delgado tiene una buena adaptabilidad. Primero, para adaptarse a los conceptos de desarrollo de "doble objetivo de carbono", fabricación verde, edificios verdes, etc., el vidrio aislante delgado impulsará el ahorro de energía, el ahorro de materiales y la reducción de carbono en las cadenas de la industria del vidrio, perfiles, puertas y ventanas, muros cortina y transporte. Segundo, el vidrio aislante de doble cámara/multicámara es el producto líder de la estructura de cerramiento transparente de alta eficiencia y ahorro de energía de mi país, y tiene potencial para ser adelgazado. Tercero, el vidrio aislante central delgado tiene una amplia base industrial, lo que favorece la transformación y el desarrollo de la industria. Cuarto, la fabricación de vidrio delgado/ultradelgado de mi país proporciona materiales y base industrial. El vidrio fotovoltaico del sistema sodio-cal-silicio y el vidrio protector pueden proporcionar productos básicos. La conversión y producción de vidrio plano adelgazado no tiene parangón en tecnología y producción. En comparación con los crisoles de vidrio industrial y los crisoles de vidrio arquitectónico:

2 Vidrio aislante con materiales de película central

El vidrio aislante con materiales de película orgánica central (como se muestra en la Figura 3) divide una cámara única en dos o más cámaras de vidrio aislante. La película orgánica no funcional (película blanca) solo separa la cámara para limitar la convección, aumentar el espesor de la capa aislante y lograr delgadez y ligereza. La película orgánica funcional (película de espejo térmico) proporciona funciones como baja emisividad y aumenta el efecto de ahorro de energía al controlar la radiación térmica sobre la base de la película blanca. El vidrio aislante con materiales de película central es fabricado por la empresa estadounidense Southwall Technologies, se lanzó en 1970 y se ha utilizado en edificios. El vidrio aislante con película de espejo térmico tiene excelentes propiedades térmicas, y Li Wu y otros han realizado investigaciones al respecto. El material de la película central es una película termoplástica, que se tensa por termoplasticidad al calentarse. La colocación e instalación del material de la membrana requiere participación manual, lo que aumenta el costo de producción. He Xueping y otros estudiaron el diseño del proceso clave de ensamblaje del sistema de vidrio aislante con material de película central. La reducción del coste de los materiales de las membranas, la automatización de su instalación, la disminución del grado de intervención manual y los costes de procesamiento correspondientes se convertirán en los puntos clave del desarrollo del vidrio aislante con material de película central.

3 Vidrio aislante compuesto de vidrio real

El vidrio al vacío es un producto de vidrio que consta de dos o más piezas de vidrio con columnas de soporte. El perímetro se sella para formar una cavidad, la cual se evacúa para crear un vacío. Para equilibrar la transferencia de calor y la fuerza de soporte, se minimiza el número y el área de las columnas, seleccionando aquellas con una sección transversal pequeña y cortas, sin afectar el efecto visual. En teoría, la transferencia de calor por convección y conducción no depende del espesor de la capa de vacío. El espesor de la capa de vacío suele estar entre 0,15 y 0,25 mm. Al menos una pieza de vidrio al vacío está hecha de vidrio de baja emisividad para lograr un aislamiento efectivo en los tres modos básicos de transferencia de calor: conducción, convección y radiación térmica. Por lo tanto, el vidrio al vacío es un producto de vidrio delgado de alta eficiencia. Solo el vidrio aislante compuesto de vacío puede aprovechar al máximo el rendimiento de aislamiento del vidrio al vacío, y su estructura se muestra en la Figura 4. Aunque hay una pieza de vidrio en el vidrio al vacío en el centro del vidrio aislante, esta pieza se ve afectada por la presión atmosférica después del vacío y soporta la presión de la columna de soporte, por lo que el adelgazamiento del vidrio al vacío es limitado. El vidrio al vacío reduce el espesor total del vidrio aislante compuesto con su alta eficiencia y rendimiento de ahorro de energía, logrando así el objetivo de adelgazamiento. El nivel de producción de vidrio al vacío en mi país ha progresado enormemente, pero el costo sigue siendo el principal factor que afecta su promoción. Al menos una pieza de vidrio al vacío está hecha de vidrio de baja emisividad para lograr un aislamiento efectivo en los tres modos básicos de transferencia de calor: conducción térmica, convección y radiación térmica. Por lo tanto, el vidrio al vacío en sí mismo es un producto de vidrio delgado de alta eficiencia. Solo el vidrio aislante compuesto de vacío puede aprovechar al máximo el rendimiento aislante del vidrio al vacío, y su estructura se muestra en la Figura 4. Aunque hay una pieza de vidrio en el centro del vidrio hueco, esta pieza se ve afectada por la presión atmosférica después del vacío y soporta la presión de la columna de soporte, por lo que el adelgazamiento del vidrio al vacío es limitado. El vidrio al vacío reduce el espesor total del vidrio hueco compuesto gracias a su alta eficiencia y rendimiento de ahorro de energía, logrando así el objetivo de adelgazamiento. El nivel de producción de vidrio al vacío en mi país ha avanzado considerablemente, pero el costo sigue siendo el principal factor que limita su desarrollo.

4 vidrios huecos de aerogel

El aerogel tiene un excelente rendimiento de aislamiento térmico ligero. Colocarlo en vidrio hueco puede lograr un grosor y una alta eficiencia y ahorro de energía. El valor K del vidrio hueco (6+12A+6) es 2,8 W/mK, el valor K de (6Low-E+12A+6) es 1,8 W/m³√K, y el valor K de (6+12aerogel+6) alcanza 1,0 W/m³√K. Una forma factible de colocar aerogel en el medio es usar partículas de aerogel para rellenar, lo que es relativamente bajo en costo. La diferencia entre el índice de refracción formado por la interfaz de aerogel y partícula y el vidrio y la transparencia del aerogel en sí aumentará el valor de turbidez del vidrio aislante y afectará la transparencia del vidrio aislante. Reducir el valor de turbidez del propio aerogel y lograr el compuesto de una pieza completa de aerogel (en lugar de partículas) es una de las formas efectivas de mejorar la transparencia. La estructura de cerramiento transparente de la fachada del edificio (puertas y ventanas exteriores, muros cortina) exige un alto grado de transparencia, y se prevé su uso generalizado en estructuras de cerramiento para la iluminación. Sin embargo, es necesario estudiar los efectos de la acumulación de calor por radiación solar y los choques térmicos sobre las propiedades mecánicas del vidrio aislante.

5 Resumen

El adelgazamiento del vidrio aislante es una tendencia de desarrollo con múltiples beneficios, como el ahorro de material, energía y emisiones de carbono. Como estrategia y opción de desarrollo, el vidrio aislante de espesor medio cuenta con una sólida base industrial y ventajas en cuanto a costos, siendo la dirección de desarrollo preferida. El vidrio aislante de película intermedia y el vidrio aislante compuesto al vacío presentan un alto grado de delgadez, un cierto espacio de aplicación en edificios nuevos y ventajas evidentes en la sustitución del vidrio en la transformación de edificios existentes para lograr un mayor ahorro energético. Como futura línea de desarrollo, el vidrio aislante de aerogel debería aplicarse en estructuras de cerramientos de iluminación.